Wie wandelt man das Signal der seriellen Schnittstelle in ein Ethernet-Signal um?

Als frühestes Mittel der Kommunikation zwischen elektronischen Geräten sind serielle Schnittstellen im industriellen Bereich weit verbreitet. Heutzutage ist der Anteil der seriellen Busgeräte im industriellen Bereich immer noch sehr hoch. Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technik hat sich die Menge der Kommunikationsdaten erhöht, und die Mängel der seriellen Kommunikationsentfernung und der langsamen Übertragungsrate sind allmählich deutlich geworden. Aus diesem Grund wurden Geräte entwickelt, die serielle Portsignale in Ethernet-Signale umwandeln, wie es die Zeit erfordert.

Der Server für die serielle Schnittstelle ist ein Kommunikationsschnittstellen-Konverter, der die Datenkonvertierung zwischen der seriellen Schnittstelle und dem TCP/IP-Netzwerk durchführt. Er ermöglicht eine transparente Zwei-Wege-Datenübertragung zwischen der seriellen Schnittstelle und dem Ethernet. Außerdem stellt er die Funktion "Serieller Anschluss an das Netzwerk" bereit, so dass das Gerät mit seriellem Anschluss sofort eine Verbindung zum Netzwerk herstellen kann.

Seriell zu Ethernet ist keine einfache Konvertierung zwischen der physikalischen Schicht und der Datenübertragungsschicht. Da das Protokoll der seriellen Schnittstelle selbst keine Netzwerkschicht und keine Transportschicht hat, werden die Daten der seriellen Schnittstelle für Ethernet als Daten der TCP/IP-Anwendungsschicht verwendet und über TCP/IP eingekapselt und übertragen. Die Daten der Anwendungsschicht von TCP/IP sind die wirklich effektiven Daten, die TCP/IP übertragen will. Was der Benutzer z. B. über die recv()- und send()-Funktionen des Sockets empfängt und sendet, sind tatsächlich Daten der Anwendungsschicht. Auf diese Weise können Benutzer, die die serielle Schnittstelle in TCP/IP umwandeln, die recv()- und send()-Funktionen verwenden, um Daten der seriellen Schnittstelle zu senden und zu empfangen.

Aber TCP/IP ist nicht nur so einfach wie recv() und send(). Je nach Arbeitsmodus geht es um die Verbindung, das Herunterfahren, die Überwachung, usw. Dies ist der Teil, der hinzugefügt werden muss, nachdem die serielle Schnittstelle auf die Netzwerkschnittstelle übertragen wurde. Die Arbeitsmodi von TCP IP können unterteilt werden in: TCP-Server-Modus (TCP Server), TCP-Client-Modus (TCP Client) und UDP-Modus.

TCP-Modus: Im TCP-Modus wird ein zuverlässiger Datenübertragungsmechanismus verwendet, der gewährleistet, dass die Daten grundsätzlich frei von Bitfehlern und Verlusten sind. Bei der TCP-Kommunikation müssen zwei Enden der Kommunikation vorhanden sein, von denen eines der TCP-Client und das andere der TCP-Server ist.

UDP-Modus: Der UDP-Modus basiert auf einem Nicht-Verbindungsmodus. Solange es Daten zu senden gibt, können diese ohne vorherige Verbindung gesendet werden. Dieser Modus ist also näher an der Kommunikationsmethode der seriellen Schnittstelle. Allerdings kann das UDP-Protokoll nicht garantieren, dass keine Daten verloren gehen, und ist anfällig für Bitfehler.

Was sind die Definitionen von Seriell zu Ethernet und Seriell zu TCP/IP?

Im Allgemeinen handelt es sich bei der seriellen Schnittstelle um ein UART, das eigentlich nur die Spezifikationen der Datenübertragungsschicht festlegt, d. h. das Startbit, das Datenbit und das Stoppbit. Die verschiedenen physikalischen Schichten werden jedoch unterteilt in: TTL serielle Schnittstelle, RS232 serielle Schnittstelle, RS485 serielle Schnittstelle, usw.

Serieller TTL-Anschluss: Es handelt sich um eine serielle Schnittstelle für die Datenkommunikation zwischen MCU-Chips. Er stellt 1 mit 5V (oder 3,3V) und 0 mit GND dar.

Serieller Anschluss RS232: Es handelt sich um eine serielle Schnittstelle, die die Kommunikation zwischen Geräten ermöglicht. Er ändert hauptsächlich die Signalspannung von 0~5V auf ±15V (in der Regel sind es ±12V). Die Erhöhung der Spannung erhöht die Entfernung und die Zuverlässigkeit der Datenübertragung.

Serieller RS485-Anschluss: Es handelt sich um eine serielle Schnittstelle, die eine Kommunikation über große Entfernungen ermöglicht und eine Datenübertragung über Tausende von Metern realisieren kann. Sein Hauptmerkmal besteht darin, das RS232-Gleichtaktsignal (die Spannung zwischen der Signalleitung und GND) durch ein Differenzsignal (die Spannung zwischen den Leitungen A und B) zu ersetzen, so dass es Gleichtaktstörungen widerstehen und eine Übertragung über größere Entfernungen ermöglichen kann. .

Bei einer Einteilung nach dem 7-Schichten-Modell der ISO (physikalische Schicht, Datenverbindungsschicht, Netzwerkschicht, Transportschicht, Sitzungsschicht, Darstellungsschicht, Anwendungsschicht) umfasst die serielle Schnittstelle eigentlich nur die physikalische Schicht und die Datenverbindungsschicht. Das TCP/IP-Protokoll sollte zur Netzwerk- und Transportschicht gehören. Die Umwandlung der seriellen Schnittstelle in TCP/IP ist also nicht korrekt. Ethernet gehört zur physikalischen Schicht und zur Datenverbindungsschicht, daher ist die Umwandlung von serieller Schnittstelle in Ethernet genauer.